火灾自动报警系统的设计

1、火灾自动报警及消防联动系统一、引言1.1建筑情况办公楼内来往人员较多，在其内部还有各种贵重设备、数据、文献等，所以 一定要做好防火等工作。该楼共八层，其中三到八层为通用层，一层高6m标准层为4m,总共35m每层建筑面积为1250.67讥依据高层民用建筑防火 设计规范，该建筑为二类建筑，耐火等级为二级。1.2火灾自动报警系统的作用火灾自动报警及消防联动系统，作为智能建筑中的一个重要子系统，其重要 性是众所周知的。要在智慧建筑中创造一个安全舒适的环境，消防安全是其中的一个重要的方面。火灾自动报警及消防联动系统 ，作为火灾的先期预报、火灾的 及时扑灭、保障人身和财产安全，起到了不可替代的作用。 火灾

2、自动报警系统是 人们为了早期发现火灾，并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾，而设置在建筑 物中或其它场所的一种自动消防设施，是人类同火灾作斗争的有力工具。二、火灾自动报警系统简介2.1火灾自动报警系统概述火灾自动报警系统能够在火灾初期， 将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物 理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号， 传输到火灾报警控制器， 并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。火灾自动报警系统的组成形式多种多样，它的发展目前可分为三个阶段：1、多线制开关量式火灾探测报警系统。这是第一代产品，目前国内极少数 厂家生产外，它基本上已处于被淘汰状态。2、总线制可寻址开关量式火灾探测报

3、警系统。这是第二代产品，尤其式二 总线制开关量式探测报警系统目前正被大量使用。3、模拟量传输式智能火灾报警系统。这是第三代产品。目前我国已经开始 从传统的开关量式火灾探测报警技术，跨入具有先进水平的模拟量式智慧火灾探 测报警技术的新阶段，它的系统的误报率降低到最低限度， 并大幅度地提高了报 警的准确度和可靠性。目前火灾自动报警系统有智能型、全总线型以及综合型等，这些系统不分区 域报警系统或集中报警系统，可达到对整个火灾自动报警系统进行监视。 但是在 目前的实际工程当中传统型的区域报警系统、 集中报警系统和控制中心报警系统 仍得到较为广泛的应用。安装在保护区的探测器不断的向所监视的现场发出巡检

4、信号，监视现场的烟雾浓度、温度等，并不断回馈给报警控制器，控制器将接到 的信号与内存的正常整定值比较、 判断确定火灾。当发生火灾时候，发出声光报 警，。同时向消防人员进行拨号报警，在火灾发生楼层的上下相邻层或火灾区域 的相邻区域也同时发出报警信号， 以显示火灾区域。各应急疏散指示灯亮，指明 疏散方向（见图2.1）图2.12.2 火灾自动报警系统的组成火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其 它辅助功能的装置组成的火灾报警系统，在火灾自动报警系统中，自动或手动产 生火灾报警信号的器件称为触发件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。 系统组成结构如下图所示：图2.2系统

5、组成结构图2.2.1火灾探测器火灾探测器是火灾自动报警系统的传感部分， 是组成各种火灾自动报警系统 的重要组件，是火灾自动报警系统的“感觉器官”。它能对火灾参数(如烟、温度、 火焰辐射、气体浓度等)响应，并自动产生火灾报警信号，或向控制和指示设备 发出现场火灾状态信号的装置。火灾探测器是系统中的关键元件，他的稳定性、 可靠性和灵敏度等技术指标会受到诸多因素的影响，因此火灾探测器的选择和布 置应该严格按照规范进行。2.2.2火灾探测器的分类火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类：(1) 感烟探测器：一种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各

6、向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室 的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。千扰了带电粒子的正常运 动，使电流，电压就有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是就发出了信号。还有一种叫光电感应探测器，它有一个发光元件和一个光敏元件， 平常光源 发出的光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，如果有烟雾从中阻隔，到 达光敏元件上的光就显著减弱，于是光敏元件就把光强的变化变成电的变化，通过放大电路向人们报警。还有一种叫管道抽吸式感烟探测器，它的工作原理与光 电感应探测器中另一种散射型相似，通过烟雾的反射或散射产生光敏电流，主 要用在船舶上。近年来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光

7、电感应原理，不 同的是光源改用激光束。这种探测器采用半导体器件，体积小、价格低、耐震动、 寿命长，很有发展前途。(2) 感温探测器；一种是运用金属热胀冷缩的特性。正常的情况下，探测器的电路断开；当温 度升到一定值时，由于金属膨胀、延伸，导体接通，于是发出了信号。一种是利 用某些金属易熔的特性，在探测器里固定一块低熔点合金，当温度升到它的熔点 (7090 C )时，金属熔化，借助弹簧的作用力，使触头相碰，电路接通，发出信 号。这二种探测器都属定温型。即当外界温度超过某一限值时就报警；还有一类是差温型，升温的速度超过特定值时，便会感应报警。如将两者结合起来，便成 为差定温组合式。(3) 光辐射探测

8、器；一种是红外光辐射探测器。物质在燃烧时，由化学反应产生闪烁的红外光辐 射使硫化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向人们报警。另 一种是紫外光辐射探测器，则利用有机化合物燃烧时，火光中的外光，使紫外光 敏管的电极激发出离子，通过继电器等，就能打开开关电路报警。2.3火灾探测器的选用火灾探测器选用的一般要求：(1)根据火灾的特征选择火灾探测器时，应符合下列原则：1) 火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射, 应选用感烟探测器。火灾发展迅速，产生大量热、烟和火焰辐射，可选用感温探 测器、感烟探测器、火焰探测器或其组合。2）火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量的

9、烟、热，应选用火焰探测器。3）在通风条件较好的车库内可采用感烟探测器，一般的车库内可采用感温 探测器。4）火灾形成特征不可预料，可进行模拟试验，根据试验结果选择探测器。（2）对无遮挡大空间保护区域宜选用线型火灾探测器（3）使用或产生可燃气体或可燃液体蒸汽的场所应选用可燃气体探测器。5）在不同高度的房间设置火灾探测器时可参照表 2.1的规定。房间高度（m感烟探测器感烟探测器一级二级三级12h20不适合不适合不适合不适合8h12适合不适合不适合不适合6h8适合适合不适合不适合4h6适合适合适合不适合h4适合适合适合不适合表2.12.3.1火灾探测器的设置和计算（1）探测区域内每个房间至少应布置一只

10、火灾探测器。（2）感烟探测器、感温探测器的保护面积和保护半径应该满足表2.2的规火灾探测器的种类地面面积S/房间高度h/m探测器的保护面积A和保护半径R屋顶坡度99 1515V 9 30A/ m2R/mA/ mR/mA/ mR/m感烟探测器 80 806v h 12806.71008.01209.9 6605.8807.21009.0感温探 30 30S/K- A式中：N个探测区域所需设置的探测器数量（只）,N 1（取整数）；S个探测区域的面积（m2）;A个探测器的保护面积（mJ ;K修正系数，重点保护建筑 K取0.7 0.9，普通保护建筑K取1.0。在这 次设计中取0.9。（4）在宽度小于3

11、.0 m 以内的走廊顶棚上设置探测器时宜居中布置。感温探测器的安装间距L不应超过10m，感烟探测器的安装间距L不应超过15m, 探测器至端墙的距离不应大于探测器间距的1/2。（5）探测器至墙壁、梁的水平距离不应小于 0.5m，并且探测器的周围0.5m 内不应有遮挡物。（6）房间被书架、隔断、设备等分隔且至顶棚或梁的距离小于房间净高5 %时，则每个被格开的部分至少安装一只探测器。（7）探测器宜水平安装，如必须倾斜安装时，倾斜角不应大于45当屋顶坡度9大于45时，应加木台或类似方法安装探测器。4火灾探测器的布置现在建筑消防工程的设计中应根据建筑、土建及相关工种提供的图样、资料等条件，正确的布置火灾

12、探测器。两只探测器的水平距离及垂直距离 成为安装间距，用a、b表示。工程设计中，为减小探测器布置的工作量，常借 助于“安装间距a、b的极限曲线”（见图2.2 ）来确定满足A、R的安装间距a、 b,其中D=2R称为保护直径。在丫和Z两点间的曲线范围内，保护面积可以得到充分利用。该曲线以45斜线（a=b探测器正方形布置）左右对称，一共给出7 个保护面积A和11个保护半径R所适宜的11条安装间距极限曲线 D1-D11,各 安装间距a、b的极限长度由各条极限曲线端点 Z、丫给出。曲线D1-D4和D6对 应于感温探测器3种保护面积A（ 20吊、30吊和40m2）及其5种保护半径R（ 3.6m、 4.4m

13、、4.9m、5.5m、6.3m）。曲线D5和D7-D11对应于感烟探测器的4种保护面 积 A（ 60吊、80m、100m和 120m）及其 6 种保护半径 R（ 5.8m、6.7m、7.2m、8.0m、 9.0m、9.9m）。探测器平面布置的步骤如下：根据探测器保护区域的地面面积 S、房间高度h、屋顶坡度B选用的火灾探 测器种类查表2.2，得出使用该种探测器的保护面积 A和保护半径Ro按式（2.1 ）计算所需的探测器数量N,计算结果取整数。根据上述查的的保护面积 A和保护半径R,计算D=2R由D值及保护面积A 在丫和Z两点间的曲线范围内取一点，这点对应的数值就安装间距a、b值，并根据给定的平面

14、图对探测器进行布置。对已绘出的探测器布置平面图，校核探测器到最远点的水平距离r是否超过探测器的保护半径 R,若超过，则应重新选定 安装间距a、b;若仍然不能满足校核条件，则应增加探测器的设置数量N,并重新布置，直到满足Rr为止。在a、b值差别不大的布置中，按上述方法得出的 结果，一般都能满足要求。在a、b值差别较大的布置中，往往会出现有式（2.1 ） 算出的N值不能满足保护半径R的要求，需通过增大N值才能满足校核条件。2.4手动火灾报警按钮241手动火灾报警按钮概述火灾自动报警系统应有自动和手动两种触发装置。各种类型的火灾探测器是自动触发装置，而在防火分区疏散通道、楼梯口等处设置 的手动火灾报

15、警按钮（见图2.3 ）是手动触发装置，它应具有应急情 况下，人工手动通报火警的功能。2.4.2手动火灾报警按钮的设置每个防火分区应至少设置一只手动火灾报警按钮。从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离，不应大于30m。手动火灾报警按钮宜设置在公共活动场所的出入口处。 手动火灾报警按钮应设置在明显的和便 于操作的部位。当安装在墙上时其底边距地高度宜为1.31.5m，且应有明显的标志。手动火灾报警按钮宜与集中报警器连接， 且应单独占用一个部位号。因为集 中控制器设在消防室内，能更快采取措施，所以当没有集中报警器时，它才接入 区域报警器，但应单独占用一个部位号。图2.32.5火

16、灾报警控制器火灾报警控制器是火灾自动报警系统心脏，具有下述功能 ：1、用来接受火灾信号并启动火灾警报装置。该设备也可用来指示着火部位 和记录有关信息。2、能通过火警发送装置启动火灾报警信号或通过自动消防灭火控制装置启 动自动灭火设备和消防联动控制器。3、自动地监视系统的正确运行和对特定故障给出声、光报警。2.5.1火灾报警控制器分类火灾报警控制器种类繁多，根据不同的方法可分成不同的类别。2.5.1.1按控制范围可分为：（1）区域火灾报警控制器：直接连接火灾探测器，处理各种报警信息。（2）集中火灾报警控制器：它一般不与火灾探测器相连，而与区域火灾报警 控制器相连，处理区域级火灾报警控制器送来的报

17、警信号， 常使用在较大型系统 中。（3）控制中心火灾报警控制器：它兼有区域，集中两级或火灾报警控制器的 特点，即可以作区域级使用，连接控制器；又可以作集中级使用，连接区域火灾 报警控制器。由于条件有限本课题采用了区域报警控制器， 此报警控制能很快的处理报警 信息，具有较高的灵敏度。2.5.1.2 按结构型式可分为：（1）壁挂式火灾报警控制器：连接的探测器回路相应少些，控制 功能简单, 区域报警控制器多才用这种型式。（2）台式火灾报警控制器：连接探测器回路数较多，联动控制较复杂，集中 式报警器常采用这种方式。（3）框式火灾报警控制器：可实现多回路连接，具有复杂的联动控制。2.5.1.3 按系统布

18、线方式分为：（1）多线制火灾报警控制器：探测器与控制器的连接采用一一对应方式。（2）总线制火灾报警控制器：控制器与探测器采用总线方式连接，探测器并 联或串联在总线上2.5.1.4按内部电路设计分为（1）普通型火灾报警控制器：其内部电路设计采用逻辑组合形式，具有成本 低廉、使用简单等特点，可采用以标准单元的插板组合方式进行功能扩展， 其功 能较简单。（2）微机型火灾报警控制器：内部电路设计采用微机结构对软件及； 硬件程 序均有相应要求，具有功能扩展方便、技术要求复杂、硬件可靠性高等特点，是火灾报警控制器的首选型式。2.5.1.5按信号处理方式分为：（1）有阈值开关量火灾报警控制器：其连接使用有阈

19、值开关量火灾报警控制 器，处理的探测信号为阶跃式开关量信号，火灾报警取决于火灾探测器。（2）无阈值模拟量火灾报警控制器：其连接使用有阈值开关量火灾报警控制 器，处理的探测信号为连续的模拟量信号，对火灾的判断和发送由控制器决定， 具有一定的智能判断能力。（3）具有分布智能的高级火灾报警控制器：其所连续的探测器内置 CPU芯片，可以完成一系列的智能算法，并把经过处理后的信号发送给报警控制器。2.5.1.6按其防爆性能分为（1）防爆型火灾报警器控制器：有防爆性能，常用于有防爆要求的场所，其 性能指标应同时满足火灾报警控制器通用技术条件及防爆产品技术性能要 求两个国家标准要求。（2）普通型火灾报警器控

20、制器：无防爆性能，民用建筑中使用的绝大多数控 制器为普通型。2.5.1.7按其容量分为：（1） 单路火灾报警器控制器：仅处理一个回路的探测器火灾信号，一般仅用 在某些特殊的联动控制系统。（2） 多回路火灾报警器控制器：能同时处理多个回路的探测器火灾信号，并 显示具体的着火部位。2.5.1.8按其使用环境分为：（1）陆用型火灾报警器控制器：建筑物内或其附近安装的，系统中通过的火 灾报警控制器。（2）船用型火灾报警器控制器：用于船舶、海上作业。其技术性能指标相应提高，如工作环境温度、湿度、耐腐蚀、抗颠簸等要求高于陆用火灾 报警控制器。2.6火灾报警控制器的功能1、火灾报警：当收到探测器、手动报警开

21、关、消火栓开关及输入模块所配 接的设备所发来的火警信号时，均可在报警器中报警。2、故障报警：系统运行时控制器分时巡检，若有异常（设备故障发出声、光 报警信号，并显示故障类型及编码等。3、火警优先：在故障报警或已处理火警时，若发生火警则报火警，而当火 警清除后又自动报原有的故障。4、时钟与火灾发生时间的记忆：系统中的时钟走时通过软件编程实现，具 有相应的存储单元，记忆事故发生时间。5、自检功能：为了提高报警系统的可靠性，控制器设置了检查功能，可定 期或不定期的进行模拟火警检查。2.7工作原理控制器把火灾探测器传来的信号进行处理，报警。从原理上讲无论是区域报 警空输入单元一自动监控单元一输入单元。

22、工作原理如图2-2火灾控制器原理2.8火灾自动报警系统的设计形式随着新产品的不断出现，火灾自动报警系统也由传统型向现代火灾自动报警发展。在诸多的产品中以区域报警和集中报警控制器的应用最为广泛，以下介绍两者的设置。2.8.1区域报警控制系统区域报警控制系统是火灾自动报警系统组成的一种形式，它是由电子元件组成的自动报警和监控装置。当探测器检测到火灾信号，电子线路将火灾信号转换 为电压或数字信号，通过导线传输到区域报警器，经过处理后发出声光报警信号， 同时将火灾部位传输给集中报警控制器， 适用于较小范围的保护。有些区域报警 控制器可单独组成系统进行消防灭火自动处理。 区域报警控制器的设置应该符合 以

23、下的规定：1、一个报警区域宜设置一台区域报警控制器，系统中区域报警控制器不应 该超过3台。2、当用一台区域报警控制器警戒数个楼层时，应在每层各楼梯口明显部位 装设识别楼层的灯光显示区域。3、 区域报警控制器安装在墙上时，其底边距地的高度不应小于1.5m。靠近 门轴的侧面距墙不应小于0.5m.正面操作距离不应小于1.2m。4、区域报警控制系统宜设在有人值班的房间或宾馆每层服务台。2.8.2集中报警控制系统集中报警控制系统是有电子线路组成的集中自动监控报警装置，各个区域报警巡回检测带的信号均集中到这一总的监控报警装置。它具有部位指示、区域显示、巡检、自检、火灾报警音响、计时、故障报警、记录打印等一

24、系列功能，在 发出报警信号同时可自动采取系统的消防功能控制动作，达到消防的目的和手 段，适用于较大范围内多个区域的保护。集中报警控制器的设置应该满足以下规 定:1、系统中应设有一台集中报警控制器和两台以上区域报警控制器。2、集中报警控制器的容量不宜小于保护范围内探测区域总数。3、集中报警控制器距墙不应小于 1m，正面的操作距离不小于2m4、区域报警控制器的设置应符合上述区域报警控制系统的有关要求。2.8.3控制中心报警系统由消防控制室的消防控制设备、集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器 和火灾自动报警探测器等组成，或由消防控制室的消防控制设备、 火灾报警控制 器、区域显示器和火灾自动报警探测

25、器等组成，功能复杂的火灾自动报警系统。 系统的容量较大，消防设施控制功能较全，适用于大型建筑的保护。1、系统中应至少设置一台集中报警控制器和必要的消防控制设备；2、设在消防控制室以外的集中报警控制器，均应将火灾报警信号和消防联动控制信号送至消防控制室；3、区域报警控制器和集中报警控制器的设置，应符合上述控制中心报警系 统的有关要求。三、火灾自动报警系统装置的设计3.1系统选型本工程选用北京狮岛消防电子有限公司生产的 SD2200-2178A型火灾报警控 制器，由11个子站组成，各个子站之间的数据流通和相互协调由工作主站担任。 每个子站一个回路，每回路有199个地址点，其中1 99地址接感烟探测

26、器或感 温探测器，101 199地址可接手动报警按钮、输入模块、多功能模块和消火栓 按钮登。该系统是一种数字式智能火灾自动报警及联动装置，它不同于传统的分布智能，也不通于简单的集中智能。分布智能是探测器报警，将信号传输给控制 器,从而报出火灾地址；集中智能是由探测器将探测到的火灾信号不断的传输给 控制器，由控制器进行判断，从而报出火灾地址。本系统为分布与智能集中相结 合，在系统硬件上采用分布结构，而在软件报警算法上采用集中处理。 系统具有 现场编程功能，控制器留有计算机接口，可直接接入计算机键盘进行现场编程， 也可在外接PC机或笔记本上进行编程后在固化芯片转插在控制器上。CRT色彩显示系统，采

27、用WIN98界面，操作简单，易于工程进行编程。具有黑匣子储存功 能，便于火灾发生时提供查认依据。3.2防火区域和报警区域的划分该办公楼共有五层，每一层 556平方米，每一层高。3.6m，根据火灾自动 报警系统设置规范其中二级保护对象，耐火等级为二级。区域划分满足下列要 求。因此可以把每层划为一个防火分区。表3，每个防火分区的允许最大建筑面积建筑类别每个防火分区建筑面积(卅)一类建筑1000二类建筑1500三类建筑5003.2.1报警区域的划分根据火灾自动报警系统设计规范 的规定，报警区域宜由一个防火分区或 同楼层的几个相邻的几个组成，所以把每层分别单独作为一个报警区域，满足火 灾自动报警系统设

28、计规范的规定。3.2.2探测区域的划分由于该建筑为二级保护对象，规范规定：探测区域应按独立房(套)间划分。 一个探测器区域的面积不宜超过 500卅；从主要人口能看清其内部，并且面积不 超过1000卅的房间，也可划为一个探测区域。根据以上的规定我把该办公楼的 探测区域划分如下：(1) 由于该办公楼每层的房间都是小空间， 所以把每层的每个房间单独划 分为一个探测区域。(2) 把敞楼梯间单独划分为一个探测区域， 每隔2-3层划分为一个探测区 域并且设置一个火灾探测器。(3) 把前室(包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室）和走道分别单独划分探测区域。特别是前室与电梯竖井、疏

29、散楼 梯间及走道相通，在发生火灾时烟气更容易聚集或流过， 是人员疏散和消防扑救 的必经之地，故应装设火灾探测器。对于一般电梯前室虽然不是人员疏散必经之 地，但该前室与电梯竖井相同，也是在发生火灾时烟气容易聚集或流过，也单独划分探测区及装设火灾探测器。（4）把电缆竖井单独划分探测区域并装设火灾探测器。一则是恐怕竖井形 成拔烟火的通道；二则是恐怕发生火灾时火势沿电缆延燃。 对电缆竖井装设火灾 探测器是是十分必要，并配合竖井的防火分隔要求，每隔2-3层或每层安装一个。四、消防广播系统4.1应急广播系统4.1.1火灾应急广播系统的设置要求1、民用建筑内扬声器应设置在走道和大厅等公共场所，每个扬声器的额定功率一部分不小于3W起数量应能保证从一个防火分区内的任何部分最近一个 扬声器的距离不大于 25M走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于 25M2、在环境噪声大于60dB的场所设置俄扬声器，在其播放范围内最远点的 播放声压应高于背景噪声15dB。五、应急照明系统5.1应急照明系统的设置要求1、疏散用的火灾应急照明，其地面最低高度不应小于0.5LX.消防控制室、消防水